针对该逆变器所设计研究的控制方法:采用双闭环控制算法调节系统的动静态特性,内环采用无差拍控制方法,是一种能够瞬时控制电压的有效手段,对负载具有很强的适应能力,尤其对非线性负载,输出波形失真小,可以改善系统的动态响应特性;外环采用瞬时值的数字PI算法,输出电压的瞬时值信号直接反馈,与参考正弦电压比较,使输出电压稳定在设定值上,并抑制输出电压的畸变。两种控制算法能互相弥补各自控制上的不足,使系统得到较好的控制效果。
2.2 电流内环
内环采用干扰无差拍控制策略,结合离散化状态方程和系统主电路图分析结果,可以得到无差拍控制实现方法为:
可以通过采用一个二阶预估方法对负载电流io(k+1)进行预估有:
而iref(k+1)可从外环控制算法中得出。
2.3 电压外环
电压外环采用增量式PI算法,其差分方程可以表示为:
PI调节器性能的好坏取决于KP,KI的选取。PI参数可以从理论上算出,但是由于系统参数的扰动性,采用仿真调试的方法来确定具有更实际的价值。
2.4 PWM波的生成
通过预估算法得到正弦参考电流iref(k),再根据内环控制算法可以算出uI(k),从而得到开关的控制时间,即PWM的脉冲时间,从kTS~(k+1)TS的采样间隔内,IGBT的导通时间为:
得到导通时间后,要进一步确定DSP中PWM输出寄存器的值。从而使DSP实现了对IGBT的通断时间的控制。
3 逆变器控制电路的仿真研究
搭建逆变器控制方法研究的仿真模型如下:
主电路参数:电感L=10 mH,电容C=20μF,额定阻性负载R=50 Ω,开关频率fS=1/Ts=10 kHz,直流电源电压E=310 V,输出电压有效值uo=220 V,频率f=50 Hz。
逆变器的主电路由直流稳压电源模块、全桥开关管模块、LCR模块、电压、电流测量模块、信号输入模块等部分组成;电压外环采用Simulink模块库中的PI离散控制模块;电流内环采用S函数子模块。仿真结果如图3所示。
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